Hochspannungskabel - High-voltage cable

Abbildung 1: Segmente von Hochspannungs-XLPE-Kabeln

Ein Hochspannungskabel ( HV-Kabel ) ist ein Kabel, das zur elektrischen Energieübertragung bei Hochspannung verwendet wird . Ein Kabel enthält einen Leiter und eine Isolierung . Kabel gelten als vollisoliert. Dies bedeutet, dass sie über ein vollwertiges Isoliersystem verfügen, das aus Isolierung, Halbleiterschichten und einer metallischen Abschirmung besteht. Dies steht im Gegensatz zu einer Freileitung , die eine Isolierung enthalten kann, aber nicht vollständig für die Betriebsspannung ausgelegt ist (zB: Baumdraht). Hochspannungskabel unterschiedlicher Art finden vielfältige Anwendungen in Instrumenten, Zündsystemen und Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) Stromübertragung. Bei allen Anwendungen darf sich die Isolierung des Kabels nicht durch Hochspannungsbelastung, Ozon durch elektrische Entladungen in der Luft oder Kriechen verschlechtern. Das Kabelsystem muss den Kontakt des Hochspannungsleiters mit anderen Gegenständen oder Personen verhindern und Ableitströme eindämmen und kontrollieren. Kabelverbindungen und Klemmen müssen so ausgelegt sein, dass sie die Hochspannungsbelastung kontrollieren, um ein Durchschlagen der Isolierung zu verhindern.

Die Schnittlängen von Hochspannungskabeln können von mehreren Fuß bis zu Tausenden von Fuß variieren, wobei relativ kurze Kabel in Geräten verwendet werden und längere Kabel innerhalb von Gebäuden oder als erdverlegte Kabel in einer Industrieanlage oder für die Stromverteilung verlaufen. Die längsten abgeschnittenen Kabellängen sind oft Unterwasserkabel unter dem Ozean für die Stromübertragung.

Abbildung 2: Ein Querschnitt durch ein 400-kV-Kabel, der den verseilten segmentierten Kupferleiter in der Mitte, halbleitende und isolierende Schichten, Kupferschirmleiter, Aluminiummantel und Kunststoffaußenmantel zeigt.

Kabelisolierungstechnologien

Wie andere Starkstromkabel haben auch Hochspannungskabel die Strukturelemente eines oder mehrerer Leiter, eines Isolationssystems und eines Schutzmantels. Hochspannungskabel unterscheiden sich von Niederspannungskabeln dadurch, dass sie zusätzliche Innenschichten im Isolationssystem haben, um das elektrische Feld um den Leiter herum zu kontrollieren. Diese zusätzlichen Schichten sind ab 2.000 Volt zwischen den Leitern erforderlich. Ohne diese halbleitenden Schichten versagt das Kabel aufgrund von elektrischer Belastung innerhalb von Minuten. Diese Technik wurde 1916 von Martin Hochstadter patentiert; die Abschirmung wird manchmal als Hochstadter-Abschirmung bezeichnet, und abgeschirmte Kabel wurden früher als H-Typ-Kabel bezeichnet. Je nach Erdungsschema können die Schirme eines Kabels an einem Ende oder an beiden Enden des Kabels geerdet werden. Spleißstellen in der Mitte des Kabels können je nach Länge des Stromkreises und bei Verwendung einer halbleitenden Ummantelung bei direkt erdverlegten Stromkreisen auch geerdet werden.

Abbildung 3, Querschnitt eines typischen 15KV #2 Kupfermittelspannungs-EPR-Kabels. Geeignet für URD-Installation, direkt erdverlegt oder im Kanal. Alle Schichten des Kabelaufbaus sind markiert und gekennzeichnet.

Seit 1960 haben extrudierte Kabel mit festem Dielektrikum die Dominanz auf dem Verteilungsmarkt übernommen. Diese Mittelspannungskabel sind im Allgemeinen mit EPR- oder XLPE-Polymerisolierung isoliert. EPR-Isolierung ist bei Kabeln von 4 bis 34 kV üblich. EPR wird aufgrund von Verlusten normalerweise nicht über 35 kV verwendet, kann jedoch in 69 kV-Kabeln gefunden werden. XLPE wird auf allen Spannungsebenen ab der 600V-Klasse verwendet. Manchmal werden EAM-Isolierungen vermarktet, die Marktdurchdringung bleibt jedoch relativ gering. Massive, extrudierte Isolierkabel wie EPR und XLPE machen den Großteil der heute produzierten Verteiler- und Übertragungskabel aus. Die relative Unzuverlässigkeit der frühen XLPE führte jedoch zu einer langsamen Einführung bei Übertragungsspannungen. Kabel mit 330, 400 und 500 kV werden heute üblicherweise mit XLPE gebaut, dies ist jedoch erst in den letzten Jahrzehnten geschehen.

Abbildung 4: Typisches 3-adriges (3/C) papierisoliertes (PILC) Kabel der Isolationsklasse 15KV. Jahrgang der 1990er Jahre.

Ein immer seltener werdender Isolationstyp sind PILC- oder papierisolierte Kabel mit Bleiummantelung. Einige Versorgungsunternehmen installieren dies immer noch für Verteilerkreise als Neubau oder Ersatz. Sebastian Ziani de Ferranti demonstrierte 1887 als erster, dass sorgfältig getrocknetes und vorbereitetes Kraftpapier bei 11.000 Volt eine zufriedenstellende Kabelisolierung bilden kann. Bisher wurden papierisolierte Kabel nur für Niederspannungs-Telegrafen- und Telefonleitungen verwendet. Ein extrudierter Bleimantel über dem Papierkabel war erforderlich, um sicherzustellen, dass das Papier feuchtigkeitsfrei blieb. Massenimprägnierte papierisolierte Mittelspannungskabel waren bis 1895 kommerziell praktikabel. Während des Zweiten Weltkriegs wurden verschiedene Arten von synthetischem Gummi und Polyethylenisolierung auf Kabel aufgebracht. Moderne Hochspannungskabel verwenden Polymere, insbesondere Polyethylen, einschließlich vernetztem Polyethylen (XLPE) zur Isolierung.

Das Ende von PILC könnte in den 1980er und 1990er Jahren liegen, als städtische Versorgungsunternehmen damit begannen, mehr EPR- und XLPE-isolierte Kabel zu installieren. Die Faktoren für den geringeren Einsatz von PILC sind das hohe handwerkliche Niveau, das zum Spleißen von Blei erforderlich ist, längere Spleißzeiten, eine verringerte Verfügbarkeit des Produkts im Inland und der Druck, aus Umwelt- und Sicherheitsgründen auf die Verwendung von Blei zu verzichten. Es sollte auch beachtet werden, dass gummiisolierte, bleiummantelte Kabel vor 1960 auf den Nieder- und Mittelspannungsmärkten eine kurze Zeit der Popularität genossen, aber von den meisten Versorgungsunternehmen nicht weit verbreitet waren. Vorhandene PILC-Feeder werden von den meisten Versorgungsunternehmen oft als kurz vor dem Ende ihrer Lebensdauer betrachtet und unterliegen Austauschprogrammen.

Vulkanisiertes Gummi wurde 1844 von Charles Goodyear patentiert , aber erst in den 1880er Jahren für die Kabelisolierung verwendet, als es für Beleuchtungskreise verwendet wurde. Gummiisolierte Kabel wurden 1897 für 11.000-Volt-Stromkreise verwendet, die für das Niagara Falls Power Generation- Projekt installiert wurden .

Abbildung 5: 69KV Mitteldruck-Ölgefülltes Kabel. Dieses Kabel verfügt über konzentrische Kupferleiter, die mit Kraftpapier isoliert sind. Die Abschirmung der einzelnen Phasen erfolgt mit ineinander verschlungenen Kohle- und Zinkbändern. Gesamtabschirmung ist ebenfalls vorhanden. Rohre erleichtern die Ölbewegung, die von einer Reihe von Pumpwerken bereitgestellt wird. 150 mil Blei bieten Schutz vor Feuchtigkeit.

Ölgefüllte, gasgefüllte und rohrförmige Kabel gelten seit den 1960er Jahren als weitgehend veraltet. Solche Kabel sind so ausgelegt, dass sie einen erheblichen Ölfluss durch das Kabel haben. Standard-PILC-Kabel sind mit Öl imprägniert, aber das Öl ist nicht dafür ausgelegt, das Kabel zu fließen oder zu kühlen. Ölgefüllte Kabel sind normalerweise bleiisoliert und können auf Rollen gekauft werden. Rohrkabel unterscheiden sich von ölgefüllten Kabeln dadurch, dass sie in einem starren Rohr installiert sind, das normalerweise aus Stahl besteht. Bei Rohrkabeln werden zuerst die Rohre konstruiert und später das Kabel durchgezogen. Das Kabel kann mit Gleitdrähten versehen sein, um Beschädigungen während des Ziehvorgangs zu vermeiden. Das Querschnittsvolumen des Öls in einem Kabel vom Rohrtyp ist deutlich höher als in einem ölgefüllten Kabel. Diese Kabel vom Rohrtyp sind ölgefüllt bei niedrigem, mittlerem und hohem Nenndruck. Höhere Spannungen erfordern höhere Öldrücke, um die Bildung von Hohlräumen zu verhindern, die Teilentladungen innerhalb der Kabelisolierung ermöglichen würden. Kabel vom Rohrtyp haben normalerweise ein kathodisches Schutzsystem, das spannungsfrei geschaltet wird, wo dies bei einem ölgefüllten Kabelkreislauf nicht der Fall wäre. Kabelsysteme vom Rohrtyp werden oft durch eine Asphaltbeschichtung vor der Bildung von Fehlstellen geschützt. Noch heute sind viele dieser Rohrkreisläufe in Betrieb. Sie sind jedoch aufgrund der hohen Front-End-Kosten und des massiven O+M-Budgets, das für die Wartung der Pumpwerksflotte erforderlich ist, in Ungnade gefallen.

Kabelisolierungskomponenten

Als Hochspannung wird jede Spannung über 1000 Volt bezeichnet. Die von 2 bis 33 kV werden üblicherweise als Mittelspannungskabel bezeichnet , die über 50 kV Hochspannungskabel .

Moderne HS-Kabel haben einen einfachen Aufbau, der aus wenigen Teilen besteht: dem Leiter, dem Leiterschirm, der Isolierung, dem Isolationsschirm, dem metallischen Schirm und dem Mantel. Andere Schichten können wasserblockierende Bänder, Reißschnüre und Panzerdrähte umfassen. Kupfer oder Aluminiumdrähte die aktuellen transportiert, siehe (1) in Abbildung 1 ( Für eine ausführliche Diskussion über Kupferkabel, siehe Hauptartikel: Kupferleiter . ) , Um die Isolierung, Isolierungsabschirmung und Leiterabschirmung, sind Polymer basieren im allgemeinen mit einigen seltene Ausnahmen.

Einzelleiterkonstruktionen unter 2000 KCM sind im Allgemeinen konzentrisch. Die einzelnen Litzen werden während des Verseilprozesses oft verformt, um einen glatteren Gesamtumfang zu erzielen. Bekannt sind dabei kompakte und komprimierte Leiter. Compact bietet eine Reduzierung des Leiteraußendurchmessers um 10 %, während die komprimierte Version nur eine Reduzierung um 3 % bietet. Die Auswahl eines komprimierten oder kompakten Leiters erfordert beim Spleißen oft einen anderen Stecker. 2000 KCM und größere Übertragungskabel enthalten oft ein sektoriertes Design, um die Verluste durch den Skineffekt zu reduzieren. Starkstromkabel sind oft für den Betrieb bei einer Leitertemperatur von bis zu 75 °C, 90 °C und 105 °C ausgelegt. Diese Temperatur wird durch die Konstruktionsnorm und die Jackenauswahl begrenzt.

Der Leiterschirm ist immer fest mit der EPR- oder XLPE-Kabelisolierung in einem massiven Dielektrikumskabel verbunden. Die halbleitende Isolationsabschirmung kann je nach Wunsch des Käufers geklebt oder entfernbar sein. Bei Spannungen ab 69KV wird der Isolationsschirm in der Regel verklebt. Eine abisolierbare Abschirmung wird gekauft, um die Spleißzeit und das Geschick zu reduzieren. Es kann argumentiert werden, dass abisolierbare Halbleiter bei Mittelspannung zu weniger Verarbeitungsproblemen führen können. Bei papierisolierten Kabeln bestehen die halbleitenden Schichten aus kohlenstoffhaltigen oder metallisierten Bändern, die über die Leiter- und Papierisolierung aufgebracht werden. Die Funktion dieser Schichten besteht darin, luftgefüllte Hohlräume zu verhindern und Spannungsspannungen zwischen den Metallleitern und dem Dielektrikum zu unterdrücken, damit keine kleinen elektrischen Entladungen entstehen und das Isolationsmaterial gefährden.

Die Isolationsabschirmung ist mit einem Kupfer-, Aluminium- oder Blei-"Schirm" bedeckt. Die metallische Abschirmung oder Ummantelung dient als geerdete Schicht und leitet Kriechströme ab. Die Funktion der Abschirmung besteht nicht darin, Fehler zu leiten, aber diese Funktionalität kann auf Wunsch integriert werden. Einige Designs, die verwendet werden könnten, sind Kupferband, konzentrische Kupferdrähte, längsgewellte Abschirmung, flache Kupferbänder oder extrudierte Bleiummantelung.

Der Kabelmantel ist oft polymer. Die Funktion der Jacke besteht darin, mechanischen Schutz zu bieten sowie das Eindringen von Feuchtigkeit und Chemikalien zu verhindern. Mäntel können je nach Bodenbedingungen und gewünschter Erdungskonfiguration halbleitend oder nichtleitend sein. Bei Kabeln können auch halbleitende Mäntel verwendet werden, um einen Integritätstest für den Mantel zu unterstützen. Einige Arten von Mänteln sind: LLDPE, HDPE, Polypropylen, PVC (unteres Ende des Marktes), LSZH usw.

Abbildung 6: Ein Beispiel für ein 15-KV-Kabel der Klasse 3 (3/C) mit massiver extrudierter Isolierung (EPR). Diese Kabelkonstruktion weist eher sektorierte Aluminiumleiter als konzentrische auf, um den Gesamtdurchmesser des Kabels zu reduzieren.

Qualität

Bei der Entwicklung der Hochspannungsisolierung, die etwa ein halbes Jahrhundert in Anspruch nahm, haben sich zwei Eigenschaften herausgestellt. Zuerst das Einbringen der halbleitenden Schichten. Diese Schichten müssen absolut glatt sein, ohne auch nur wenige µm kleine Vorsprünge . Außerdem muss die Verschmelzung zwischen der Isolierung und diesen Schichten absolut sein; jede Spaltung, Lufteinschlüsse oder andere Defekte – auch hier, selbst von wenigen µm – sind schädlich für das Kabel. Zweitens muss die Isolierung frei von Einschlüssen, Hohlräumen oder anderen Defekten gleicher Größe sein. Jeder Defekt dieser Art verkürzt die Spannungslebensdauer des Kabels, die in der Größenordnung von 30 Jahren oder mehr liegen sollte.

Die Zusammenarbeit zwischen Kabelherstellern und Materialherstellern hat zu VPE-Qualitäten mit engen Spezifikationen geführt. Die meisten Hersteller von XLPE-Compound geben eine "extra clean"-Qualität an, bei der die Anzahl und Größe der Fremdpartikel garantiert ist. Das Verpacken des Rohmaterials und das Entladen innerhalb einer Reinraumumgebung in den Kabelherstellungsmaschinen ist erforderlich. Die Entwicklung von Extrudern für die Kunststoffextrusion und -vernetzung hat zu Kabelkonfektionsanlagen zur Herstellung fehlerfreier und reiner Isolierungen geführt. Der abschließende Qualitätskontrolltest ist ein Teilentladungstest mit erhöhter Spannung von 50 oder 60 Hz mit sehr hoher Empfindlichkeit (im Bereich von 5 bis 10 Picocoulombs). Dieser Test wird an jeder Kabelrolle vor dem Versand durchgeführt.

Abbildung 7: Eine Extrudermaschine zur Herstellung von isolierten Kabeln

HGÜ-Kabel

Ein Hochspannungskabel für die Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragung (HGÜ) hat den gleichen Aufbau wie das in Abbildung 1 dargestellte AC-Kabel. Die Physik und die Prüfanforderungen sind unterschiedlich. In diesem Fall ist die Glätte der halbleitenden Schichten (2) und (4) von größter Bedeutung. Die Sauberkeit der Isolierung bleibt zwingend erforderlich.

Viele HGÜ-Kabel werden für Gleichstrom- U-Boot-Verbindungen verwendet , da bei Entfernungen über ca. 100 km Wechselstrom nicht mehr verwendet werden kann. Das längste Seekabel ist heute das NorNed- Kabel zwischen Norwegen und den Niederlanden, das fast 600 km lang ist und 700 Megawatt transportiert, eine Leistung, die einem großen Kraftwerk entspricht.
Die meisten dieser langen Tiefseekabel werden in einer älteren Konstruktion hergestellt, bei der ölimprägniertes Papier als Isolator verwendet wird.

Kabelklemmen

Bild 8, der Erdungsschirm eines Kabels (0%) wird abgeschnitten, die Äquipotentialleitungen (von 20% bis 80%) konzentrieren sich am Rand des Erders, wodurch es zu Durchschlagsgefahr kommt.
Abbildung 9: Über die Isolierung (blau) des Kabels wird ein Gummi- oder Elastomerkörper R geschoben. Die Äquipotentiallinien zwischen HV (Hochspannung) und Erde werden durch die Form des Erders gleichmäßig verteilt. Feldkonzentrationen werden auf diese Weise verhindert.

Klemmen von Hochspannungskabeln müssen die elektrischen Felder an den Enden bewältigen . Ohne eine solche Konstruktion konzentriert sich das elektrische Feld am Ende des Erdleiters, wie in Abbildung 2 gezeigt.

Hier sind Äquipotentiallinien dargestellt, die mit den Höhenlinien auf einer Karte einer Bergregion verglichen werden können : Je näher diese Linien beieinander liegen, desto steiler der Hang und desto größer die Gefahr, in diesem Fall die Gefahr eines elektrischen Durchschlags . Die Äquipotentiallinien können auch mit den Isobaren einer Wetterkarte verglichen werden : Je dichter die Linien, desto mehr Wind und desto größer die Gefahr von Beschädigungen. Um die Äquipotentiallinien (dh das elektrische Feld) zu kontrollieren, wird ein Gerät verwendet, das als Spannungskegel bezeichnet wird , siehe Abbildung 3. Der Kern des Spannungsabbaus besteht darin, das Schirmende entlang einer logarithmischen Kurve aufzuweiten. Vor 1960 wurden die Belastungskegel mit Klebeband handgefertigt – nachdem das Kabel installiert wurde. Diese wurden durch Kiffer geschützt , die so genannt wurden, weil eine Vergussmasse / ein Dielektrikum um das Band in einem Metall-/Porzellan-Körperisolator gegossen wurde. Um 1960 wurden vorgeformte Endverschlüsse entwickelt, die aus einem Gummi- oder Elastomerkörper bestehen, der über das Kabelende gespannt wird. Auf diesem gummiartigen Körper R ist eine Abschirmelektrode aufgebracht, die die Äquipotentiallinien aufspreizt, um ein niedriges elektrisches Feld zu gewährleisten.

Die Crux dieses 1964 von NKF in Delft erfundenen Gerätes besteht darin, dass die Bohrung des elastischen Körpers schmaler ist als der Durchmesser des Kabels. Dadurch wird die (blaue) Schnittstelle zwischen Kabel und Spannkonus unter mechanischen Druck gebracht, so dass sich keine Hohlräume oder Lufteinschlüsse zwischen Kabel und Konus bilden können. Auf diese Weise wird ein elektrischer Durchschlag in diesem Bereich verhindert.

Diese Konstruktion kann weiterhin von einem Porzellan- oder Silikonisolator für den Außeneinsatz umgeben sein oder von Vorrichtungen, um das Kabel in einen Leistungstransformator unter Öl oder eine Schaltanlage unter Gasdruck einzuführen.

Kabelverbindungen

Die Verbindung zweier Hochspannungskabel miteinander wirft zwei Hauptprobleme auf. Erstens müssen die äußeren leitenden Schichten in beiden Kabeln abgeschlossen werden, ohne eine Feldkonzentration zu verursachen, wie bei der Herstellung einer Kabelklemme. Zum anderen muss ein feldfreier Raum geschaffen werden, in dem die abgeschnittene Kabelisolierung und der Verbinder der beiden Leiter sicher untergebracht werden können. Diese Probleme wurden 1965 von NKF in Delft gelöst, indem eine Vorrichtung namens Bi-Manchet- Manschette eingeführt wurde.

Abbildung 10 zeigt eine Fotografie des Querschnitts einer solchen Vorrichtung. Auf einer Seite dieses Fotos sind die Umrisse eines Hochspannungskabels eingezeichnet. Hier steht Rot für den Leiter dieses Kabels und Blau für die Isolierung des Kabels. Die schwarzen Teile in diesem Bild sind halbleitende Gummiteile. Der äußere liegt auf Erdpotential und verteilt das elektrische Feld ähnlich wie bei einer Kabelklemme. Der innere steht unter Hochspannung und schirmt den Stecker der Leiter vom elektrischen Feld ab.

Das Feld selbst wird wie in Abbildung 8 gezeigt umgeleitet, wo die Äquipotentiallinien glatt von der Innenseite des Kabels zum äußeren Teil des Doppelmanchets (und umgekehrt auf der anderen Seite des Geräts) geführt werden.

Abbildung 10: Foto eines Abschnitts einer Hochspannungsverbindung, bi-manchet , mit einem Hochspannungskabel, das an der rechten Seite des Geräts montiert ist.
Abbildung 11: Feldverteilung in einem Bi-Manchet- oder HV-Gelenk.

Der Knackpunkt ist hier, wie bei der Kabelklemme, dass die Innenbohrung dieser Doppelmanschette kleiner gewählt wird als der Durchmesser über der Kabelisolierung. Auf diese Weise wird ein permanenter Druck zwischen Bimanchet und Kabeloberfläche erzeugt und Hohlräume oder elektrische Schwachstellen vermieden.

Das Anbringen einer Terminal- oder Bi-Manchet-Manschette ist Facharbeit. Die technischen Schritte des Entfernens der äußeren halbleitenden Schicht am Ende der Kabel, des Platzierens der feldsteuernden Körper, des Anschließens der Leiter usw. erfordern Geschick, Sauberkeit und Präzision.

Handgeklebte Gelenke

Handverklebte Verbindungen sind die alte Schulmethode zum Spleißen und Abschließen von Kabeln. Bei der Konstruktion dieser Verbindungen werden mehrere Arten von Klebeband verwendet und von Hand eine geeignete Spannungsentlastung aufgebaut. Einige der beteiligten Bänder können Gummibänder, halbleitende Bänder, Reibbänder, lackierte Cambric-Bänder usw. sein. Diese Spleißmethode ist unglaublich arbeits- und zeitintensiv. Dazu müssen Durchmesser und Länge der aufgebauten Schichten gemessen werden. Häufig müssen die Bänder halb überlappt und festgezogen werden, um die Bildung von Fenstern oder Hohlräumen in der resultierenden Spleißstelle zu verhindern. Das wasserdichte, handverklebte Spleißen ist sehr schwierig.

Vorgeformte Verbindungen

Vorgeformte Verbindungen sind Spritzgusskörper, die in zwei oder mehr Stufen hergestellt werden. Aufgrund der Automatisierung wird der Faradaysche Käfig eine präzise Geometrie und Platzierung haben, die bei Klebeverbindungen nicht erreichbar ist. Vorgeformte Verbindungen gibt es in vielen verschiedenen Körpergrößen, die an den Außendurchmesser des Kabelhalbleiters angepasst werden können. Eine dichte Fugenschnittstelle ist erforderlich, um die Abdichtung zu gewährleisten. Diese Gelenke werden oft aufgeschoben und können beim Handwerker Weichteilverletzungen verursachen.

Schrumpfverbindungen

Schrumpfmuffen bestehen aus vielen verschiedenen Schrumpfschläuchen: isolierend und leitend. Diese Kits sind weniger arbeitsintensiv als Kleben, aber mehr als vorgeformt. Es kann Bedenken hinsichtlich einer offenen Flamme in einem Schacht oder Gebäudegewölbe geben. Bei der Verwendung eines Brenners können auch Verarbeitungsprobleme auftreten, da die Rohre ohne Anbrennen vollständig zurückgewonnen werden müssen und alle verwendeten Mastixe in die Hohlräume fließen und jegliche Luft entfernen müssen. Es muss ausreichend Zeit und Wärme gegeben werden. Außerdem gibt es eine Vielzahl von Bauteilen, die in der richtigen Reihenfolge und Position relativ zur Fugenmitte platziert werden müssen.

Kaltschrumpfmuffen

Kaltschrumpfen ist die neueste Familie von Verbindungen. Die Idee ist, dass ein Polymerschlauch mit dem richtigen Durchmesser für das Kabel geformt wird. Anschließend wird es über eine Form aufgeweitet und werkseitig auf ein Halterohr gelegt. Anschließend wird die montagefertige Verbindung ganz einfach über das Kabelende gestülpt. Nachdem der Verbinder installiert ist, muss das Spleißgerät lediglich den Verbindungskörper zentrieren und dann den Auszug lösen. Das Rohr wird automatisch auf die ursprüngliche Größe zurückgesetzt. Die einzige Komplikation ist, dass Kaltschrumpfen eine Haltbarkeit von ca. 2–3 Jahren hat. Nach dieser Zeit bildet der Gummi ein Gedächtnis und erholt sich nicht mehr auf die beabsichtigte Größe. Dies kann zum Versagen der Verbindung führen, wenn sie nicht vor dem empfohlenen Datum installiert wurde. Aus Sicht des Versorgungsunternehmens macht es dies schwierig, den Überblick über die Bestände zu behalten oder Notersatzteile für kritische Kunden vorzuhalten. Kaltschrumpfen ist der am schnellsten wachsende Bereich von Verteilerspleißen und weist die wenigsten Verarbeitungsprobleme bei den kürzesten Installationszeiten auf.

Röntgenkabel

Röntgenkabel werden in Längen von mehreren Metern verwendet, um die HV-Quelle mit einer Röntgenröhre oder einem anderen HV-Gerät in wissenschaftlichen Geräten zu verbinden. Sie übertragen kleine Ströme in der Größenordnung von Milliampere bei Gleichspannungen von 30 bis 200 kV oder manchmal höher. Die Kabel sind flexibel, mit Gummi- oder anderen Elastomerisolierungen , Litzenleitern und einem Außenmantel aus geflochtenem Kupferdraht. Die Konstruktion weist die gleichen Elemente wie andere HV-Leistungskabel auf.

Prüfung von Hochspannungskabeln

Es gibt unterschiedliche Ursachen für eine fehlerhafte Kabelisolierung, wenn man ein festes Dielektrikum oder eine Papierisolierung in Betracht zieht. Daher gibt es verschiedene Prüf- und Messmethoden, um voll funktionsfähige Kabel nachzuweisen oder fehlerhafte zu erkennen. Während Papierkabel in erster Linie mit DC-Isolationswiderstandstests getestet werden, ist der gebräuchlichste Test für feste dielektrische Kabelsysteme der Teilentladungstest. Man muss zwischen Kabeltest und Kabeldiagnose unterscheiden .

Während Kabeltestmethoden zu einer Go/No-Go-Aussage führen, ermöglichen Kabeldiagnosemethoden eine Beurteilung des aktuellen Zustands des Kabels. Bei einigen Tests ist es sogar möglich, die Position des Fehlers in der Isolierung vor dem Versagen zu lokalisieren.

In einigen Fällen kann elektrisches Treeing (Wasserbäume) durch Tan-Delta-Messung erkannt werden . Die Interpretation von Messergebnissen kann in einigen Fällen die Möglichkeit ergeben, zwischen neuen, stark wasserbewachsenen Kabeln zu unterscheiden. Leider gibt es viele andere Probleme, die sich fälschlicherweise als hohes Tangens-Delta darstellen können und die überwiegende Mehrheit der festen dielektrischen Defekte kann mit dieser Methode nicht erkannt werden. Eine Beschädigung der Isolation und elektrische treeing kann durch erkannt und lokalisiert werden , Teilentladungsmessung . Während des Messvorgangs gesammelte Daten werden mit Messwerten desselben Kabels verglichen, die während des Abnahmetests gesammelt wurden. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Klassifizierung des dielektrischen Zustands des geprüften Kabels. Genau wie bei Tangens-Delta hat diese Methode viele Vorbehalte, aber bei guter Einhaltung der Werksteststandards können Feldergebnisse sehr zuverlässig sein.

Dies ist ein Kabel der Isolationsklasse 15KV, das mit einem 5 mil Kupferband abgeschirmt ist.

Siehe auch

Verweise

Quellen

Kreuger, Frederik H. (1991). Industrielle Hochspannung . Band 1. Delft University Press. ISBN 90-6275-561-5. |volume=hat zusätzlichen Text ( Hilfe )
Kreuger, Frederik H. (1991). Industrielle Hochspannung . Band 2. Delft University Press. ISBN 90-6275-562-3. |volume=hat zusätzlichen Text ( Hilfe )
Kuffel, E.; Zaengl, WS; Kuffel, J. (2000). Hochspannungstechnik (2 Aufl.). Butterworth‐Heinemann/Newnes. ISBN 0-7506-3634-3.

Anmerkungen

Externe Links